1、数字化设计数字化设计l 三维数字化设计技术三维数字化设计技术l数字化预装配技术数字化预装配技术(DPA)(DPA)l设计制造的并行工程技术设计制造的并行工程技术l全面的产品数据管理全面的产品数据管理(PDM)(PDM)技术技术l统一产品数据表达和交换技术统一产品数据表达和交换技术l全数字化环境与协同工作技术全数字化环境与协同工作技术图图14.1.1 CAD在设计中的应用范围在设计中的应用范围图图14.1.2 飞行器研制的集成化工作模式飞行器研制的集成化工作模式14.2 14.2 计算机辅助设计（计算机辅助设计（CADCAD）1 CAD系统的构成系统的构成图图14.2.1 CAD系统硬件配置系统
2、硬件配置n操作系统与窗口系统。操作系统与窗口系统。n编译系统。编译系统。n数据库管理系统。数据库管理系统。n通信软件。通信软件。1）系统软件）系统软件n通用支撑软件通用支撑软件n应用软件应用软件2）CAD系统的支撑软件系统的支撑软件2 CAD2 CAD系统的类型系统的类型n 信息检索型信息检索型CAD系统系统n 人机交互型人机交互型CAD系统系统n 智能型智能型CAD系统系统3 CAD3 CAD系统中的人工智能技术系统中的人工智能技术（1）专家系统）专家系统（2）专家系统的组成与结构）专家系统的组成与结构（3）专家系统的应用）专家系统的应用图图14.2.3 14.2.3 专家系统结构专家系统结
3、构图图14.2.4 14.2.4 导弹总体结构布局专家系统流程图导弹总体结构布局专家系统流程图4 4 机构的计算机辅助分析机构的计算机辅助分析（1）机构分析的几何建模）机构分析的几何建模（2）机构的运动特性定义）机构的运动特性定义（3）运动仿真）运动仿真（4）结果处理）结果处理14.3 14.3 计算机辅助设计与制造一体化系统计算机辅助设计与制造一体化系统n硬件集成硬件集成 采用工作站或微机系统的分布式配置采用工作站或微机系统的分布式配置 采用客户机采用客户机/服务器（服务器（Client/Server）体系）体系结构结构n软件集成软件集成1 CAD/CAM系统集成化的内容系统集成化的内容软件
4、集成需要满足软件集成需要满足a.集成系统有畅通的信息和正确的数据转换集成系统有畅通的信息和正确的数据转换b.提供信息共享和软件共享的机制提供信息共享和软件共享的机制c.提供所有软件信息的版本控制及管理提供所有软件信息的版本控制及管理d.信息项改动时，自动跟踪相关信息项信息项改动时，自动跟踪相关信息项e.保证内部有一致性的接口和外部有统一的、保证内部有一致性的接口和外部有统一的、友好的人机界面友好的人机界面f.用统一执行控制程序来组织各种信息的传递和用统一执行控制程序来组织各种信息的传递和运行运行2 CAD/CAM2 CAD/CAM系统的智能化系统的智能化1）形成设计概念，进行分析和证明。）形成
5、设计概念，进行分析和证明。2）进行思考，选择最佳方案。）进行思考，选择最佳方案。3）进行创造性设计。）进行创造性设计。完成以下工作：完成以下工作：图图14.3.3 14.3.3 一般一般CAD/CAMCAD/CAM专家系统专家系统14.4 14.4 数字化设计制造标准规范数字化设计制造标准规范1 数字化标准规范体系数字化标准规范体系1）飞行器的数字研制流程、管理规范。）飞行器的数字研制流程、管理规范。2)）产品数据的组织定义规范。）产品数据的组织定义规范。3)）数字化产品定义规范）数字化产品定义规范4）数字样机规范）数字样机规范5）数字化设计制造过程中数据的发放、更改的规范。）数字化设计制造过
6、程中数据的发放、更改的规范。6）建立产品数据的存储和归档管理的有关规定和规范）建立产品数据的存储和归档管理的有关规定和规范7）数字化制造方面的规范）数字化制造方面的规范2 2 信息编码体系信息编码体系 制定科学合理的信息编码体系和建立信息编制定科学合理的信息编码体系和建立信息编码系统是实现飞行器结构数字化工程信息集成的码系统是实现飞行器结构数字化工程信息集成的基本条件之一。信息编码要考虑分类码和标识码基本条件之一。信息编码要考虑分类码和标识码两部分内容，可参照有关信息分类编码的国标、两部分内容，可参照有关信息分类编码的国标、部标和产品数字化工程的约定及标准，并根据自部标和产品数字化工程的约定及
7、标准，并根据自身企业传统习惯进行编制。身企业传统习惯进行编制。14.5 14.5 数字样机设计基础数字样机设计基础1 数字化产品的定义与建模数字化产品的定义与建模图图14.5.114.5.1 产产品品数数字字化化定定义义流流程程2 2 主要的建模方法主要的建模方法2）产品特征建模技术）产品特征建模技术1）产品几何建模技术）产品几何建模技术l总体特征总体特征l协作特征协作特征 l设计特征设计特征 l制造特征制造特征 l形状特征形状特征l工艺特征工艺特征l精度特征精度特征 、尺寸公差特征、尺寸公差特征 、形状公差特征、形状公差特征 、位置公差特征、位置公差特征 、表面粗糙度特征、表面粗糙度特征l材
8、料特征材料特征2 2 数字化建模预装配数字化建模预装配 基于三维实体的虚拟预装配，是在产品数字化定义的基基于三维实体的虚拟预装配，是在产品数字化定义的基础上，利用计算机技术实现模拟预装配的过程。它主要用础上，利用计算机技术实现模拟预装配的过程。它主要用于进行干涉检查、装配性分析以及人机功效分析等工作，于进行干涉检查、装配性分析以及人机功效分析等工作，这个过程也是以零件三维实体模型的共享为基础的。通过这个过程也是以零件三维实体模型的共享为基础的。通过虚拟预装配可以进行结构协调设计、系统协调设计、检查虚拟预装配可以进行结构协调设计、系统协调设计、检查零部件的安装和拆卸等工作，有效地减少因设计错误而
9、引零部件的安装和拆卸等工作，有效地减少因设计错误而引起的返工和更改。起的返工和更改。3 3 数字样机数字样机 数字样机是通过数字样机是通过PDM系统进行存储和管理的，系统进行存储和管理的，在在PDM系统中分为结构化数据和非结构化数据系统中分为结构化数据和非结构化数据两类。结构化数据反映出产品的结构关系，形两类。结构化数据反映出产品的结构关系，形成设计的成设计的EBOM。非结构化数据包含各种设计。非结构化数据包含各种设计说明书、工艺文件等，这些信息一般以文件形说明书、工艺文件等，这些信息一般以文件形式存储于电子仓库之中，被结构化数据连接和式存储于电子仓库之中，被结构化数据连接和引用。引用。14.
10、6 14.6 产品数据管理（）产品数据管理（）l产品结构化管理与结构配置功能；产品结构化管理与结构配置功能；l产品设计过程的项目管理机制与工产品设计过程的项目管理机制与工作流程控制；作流程控制；l产品所有相关数据的管理与控制。产品所有相关数据的管理与控制。三个主要功能三个主要功能实现下述目标实现下述目标：（）方便地查询和共享分布式环境中的产品信息，（）方便地查询和共享分布式环境中的产品信息，实行并行工程。实行并行工程。（）方便实现设计工程和制造工程的跟踪和报告，（）方便实现设计工程和制造工程的跟踪和报告，减少产品报废、重复跟踪和出现多余部件。减少产品报废、重复跟踪和出现多余部件。（）实现工程设
11、计和制造系统的高度集中，在（）实现工程设计和制造系统的高度集中，在PDM环境中无需再用纸质文件来管理和控制环境中无需再用纸质文件来管理和控制产品数字化信息的流动、传输和利用，真正产品数字化信息的流动、传输和利用，真正实现产品的无纸设计实现产品的无纸设计/制造技术。制造技术。（）在（）在PDM环境中，工程技术人员将严格按照企业制环境中，工程技术人员将严格按照企业制定的各项规范和规定办事，可有效地利用各种工程定的各项规范和规定办事，可有效地利用各种工程标准，保证产品开发工作顺利进行，并且有利于与标准，保证产品开发工作顺利进行，并且有利于与国际上通行的各种软件和标准接轨，方便与国外开国际上通行的各种
12、软件和标准接轨，方便与国外开展技术交流和商业上的交往。展技术交流和商业上的交往。（）有效地减少产品投放市场时间，一般可加快（）有效地减少产品投放市场时间，一般可加快50200；将大幅度的减少工程设计修改（据调；将大幅度的减少工程设计修改（据调查可达查可达40）和制造中的返工现象。）和制造中的返工现象。（）产品信息全部数字化，有序地存放于数据库中，（）产品信息全部数字化，有序地存放于数据库中，便于实现质量管理。便于实现质量管理。2 PDM2 PDM的实施和应用的实施和应用（1）建立协同式产品开发环境，支持相关部门并行工作，建立协同式产品开发环境，支持相关部门并行工作，实现以网络技术为基础的产品开
13、发，项目管理机制。实现以网络技术为基础的产品开发，项目管理机制。（2）建立产品对象管理系统，实现产品对象库零部件综建立产品对象管理系统，实现产品对象库零部件综合信息管理；以产品零部件为基本单元组织文档；控合信息管理；以产品零部件为基本单元组织文档；控制产品对象与文档的版本。制产品对象与文档的版本。（3）建立工作流程管理系统，实现产品研制生产过程中建立工作流程管理系统，实现产品研制生产过程中各种发放与更改流程控制，实现产品研制生产的阶段各种发放与更改流程控制，实现产品研制生产的阶段性管理。性管理。（4）开发明细汇总功能，根据产品配置自动生成各类产开发明细汇总功能，根据产品配置自动生成各类产品明细
14、并汇总，为职能部门提供统一的产品数据源，品明细并汇总，为职能部门提供统一的产品数据源，保证数据的及时性和准确性保证数据的及时性和准确性。3 PDM3 PDM的主要内容的主要内容1）文档管理文档管理2）工作流管理工作流管理3）产品结构和构型管理产品结构和构型管理4）工程更改管理工程更改管理5）人员组织与权限管理人员组织与权限管理6）并行设计支持并行设计支持7）生命周期管理生命周期管理14.7 14.7 并行工程并行工程1 并行工程的概念并行工程的概念图图14.7.1 并行工程运行模式并行工程运行模式2 2 并行工程的地位与作用并行工程的地位与作用(1)并行工程是在并行工程是在CAD、CAM、CA
15、PP等技术的支持下，将原等技术的支持下，将原来分别依次进行的工作在时间和空间上交叉、重叠，充分来分别依次进行的工作在时间和空间上交叉、重叠，充分利用了原有技术，并且吸收了计算机技术、信息技术的优利用了原有技术，并且吸收了计算机技术、信息技术的优秀成果，使其成为产品数字化设计的重要手段和先进制造秀成果，使其成为产品数字化设计的重要手段和先进制造技术的基础。技术的基础。（2）在并行工程中，为了达到并行目的，必须建立高度集成在并行工程中，为了达到并行目的，必须建立高度集成的主模型，通过它来实现不同部门人员的并行工作；为了的主模型，通过它来实现不同部门人员的并行工作；为了达到产品一次设计成功，减少反复
16、，它在许多部分应用了达到产品一次设计成功，减少反复，它在许多部分应用了仿真技术；主模型的建立、局部仿真的应用等都包含在虚仿真技术；主模型的建立、局部仿真的应用等都包含在虚拟制造技术中，可以说并行工程的发展为虚拟制造技术的拟制造技术中，可以说并行工程的发展为虚拟制造技术的诞生创造了条件。诞生创造了条件。3 3 并行工程的核心内容并行工程的核心内容 （1）进行产品开发队伍重构。进行产品开发队伍重构。（2）进行过程重构。进行过程重构。（3）完成数字化产品定义。完成数字化产品定义。（4）创造协同工作环境，形成一个集成的创造协同工作环境，形成一个集成的信息管理环境和决策支持环境。信息管理环境和决策支持环境。4 4 并行工程的实施并行工程的实施（1）实施的体系结构）实施的体系结构图图14.7.2 并行工程体系结构并行工程体系结构（2）面向装配的设计）面向装配的设计(DFA)（3）面向制造的设计）面向制造的设计(DFM)2021
